Vuonna 1958 Goodrich Chemical Company (nykyisin nimeltään Lubrizol) rekisteröi TPU-tuotemerkin Estane ensimmäistä kertaa. Viimeisten 40 vuoden aikana maailmassa on ollut yli 20 tuotemerkkiä, ja jokaisella tuotemerkillä on useita tuotesarjoja. Tällä hetkellä TPU-raaka-aineiden valmistajia ovat pääasiassa BASF, Covestro, Lubrizol, Huntsman Corporation, Wanhua Chemical Group, Shanghai Heng'an, Ruihua, Xuchuan Chemical jne.
1. TPU-luokka
Pehmeän segmentin rakenteen mukaan se voidaan jakaa polyesterityyppiin, polyeetterityyppiin ja butadieenityyppiin, jotka sisältävät vastaavasti esteriryhmän, eetteriryhmän tai buteeniryhmän.
Kovan segmentin rakenteen mukaan se voidaan jakaa uretaanityyppiin ja uretaaniureatyyppiin, jotka saadaan vastaavasti etyleeniglykoliketjunpidentäjästä tai diamiiniketjunpidentäjästä. Yleinen luokittelu on polyesterityyppi ja polyeetterityyppi.
Ristisilloittumisen läsnäolon tai puuttumisen mukaan se voidaan jakaa puhtaaseen termoplastiseen ja puolitermoplastiseen.
Ensimmäisellä on puhdas lineaarinen rakenne eikä siinä ole ristisidoksia; jälkimmäinen sisältää pienen määrän ristisidoksia, kuten allofaanihappoesteriä.
Valmiiden tuotteiden käyttötarkoituksen mukaan ne voidaan jakaa profiiliosiin (erilaiset koneenosat), putkiin (vaipat, profiilit), kalvoihin (levyt, ohuet levyt), liimoihin, pinnoitteisiin, kuituihin jne.
2. TPU:n synteesi
TPU kuuluu molekyylirakenteensa puolesta polyuretaaniin. Miten se sitten on aggregoitunut?
Eri synteesiprosessien mukaan se jaetaan pääasiassa massapolymerointiin ja liuospolymerointiin.
Massapolymeroinnissa se voidaan jakaa myös esipolymerointimenetelmään ja yksivaiheiseen menetelmään esireaktion läsnäolon tai puuttumisen perusteella:
Esipolymerointimenetelmässä diisosyanaatti reagoi makromolekyylisten diolien kanssa tietyn ajan ennen ketjun pidennyksen lisäämistä TPU:n tuottamiseksi;
Yhden vaiheen menetelmässä makromolekyyliset diolit, diisosyanaatit ja ketjunjatkajat sekoitetaan ja saatetaan reagoimaan samanaikaisesti TPU:n muodostamiseksi.
Liuospolymeroinnissa diisosyanaatti liuotetaan ensin liuottimeen, minkä jälkeen lisätään makromolekyylisiä dioleja reagoimaan tietyn ajan ja lopuksi lisätään ketjunjatkajia TPU:n tuottamiseksi.
TPU:n pehmeän segmentin tyyppi, molekyylipaino, kovan tai pehmeän segmentin pitoisuus ja TPU:n aggregaatiotila voivat vaikuttaa TPU:n tiheyteen, joka on noin 1,10–1,25, eikä siinä ole merkittävää eroa muihin kumeihin ja muoveihin verrattuna.
Samalla kovuudella polyeetterityyppisen TPU:n tiheys on pienempi kuin polyesterityyppisen TPU:n tiheys.
3. TPU:n käsittely
TPU-hiukkasten lopputuotteen muodostamiseksi tarvitaan erilaisia prosesseja, pääasiassa sulatus- ja liuotusmenetelmiä TPU:n prosessoinnissa.
Sulatusprosessi on yleisesti käytetty prosessi muoviteollisuudessa, kuten sekoittaminen, valssaus, suulakepuristus, puhallusmuovaus ja muovaus;
Liuoskäsittely on prosessi, jossa liuos valmistetaan liuottamalla hiukkasia liuottimeen tai polymeroimalla ne suoraan liuottimessa ja sitten päällystämällä, kehräämällä ja niin edelleen.
TPU:sta valmistettu lopputuote ei yleensä vaadi vulkanointi-silloitusreaktiota, mikä voi lyhentää tuotantosykliä ja kierrättää jätemateriaaleja.
4. TPU:n suorituskyky
TPU:lla on korkea moduuli, korkea lujuus, korkea venymä ja elastisuus, erinomainen kulutuskestävyys, öljynkestävyys, alhaisen lämpötilan kestävyys ja ikääntymisen kestävyys.
Korkea vetolujuus, suuri venymä ja alhainen pitkäaikainen puristus- ja pysyvä muodonmuutosnopeus ovat kaikki TPU:n merkittäviä etuja.
XiaoU käsittelee pääasiassa TPU:n mekaanisia ominaisuuksia, kuten vetolujuutta ja venymää, kimmoisuutta, kovuutta jne.
Korkea vetolujuus ja suuri venymä
TPU:lla on erinomainen vetolujuus ja venymä. Alla olevan kuvan tiedoista voidaan nähdä, että polyeetterityyppisen TPU:n vetolujuus ja venymä ovat paljon paremmat kuin polyvinyylikloridimuovin ja -kumin.
Lisäksi TPU voi täyttää elintarviketeollisuuden vaatimukset lisäämällä prosessoinnin aikana vain vähän tai ei lainkaan lisäaineita, mikä on vaikeaa saavuttaa myös muille materiaaleille, kuten PVC:lle ja kumille.
Resistanssi on erittäin herkkä lämpötilalle
TPU:n kimmoisuus viittaa siihen, kuinka nopeasti se palautuu alkuperäiseen tilaansa muodonmuutosjännityksen poistuttua. Palautumisenergia on muodonmuutosjännityksen poistamiseen tarvittavan työn suhde. Se on elastisen kappaleen dynaamisen moduulin ja sisäisen kitkan funktio ja erittäin herkkä lämpötilalle.
Palautumislämpötila pienenee lämpötilan laskiessa tiettyyn lämpötilaan asti, minkä jälkeen elastisuus kasvaa jälleen nopeasti. Tämä lämpötila on pehmeän segmentin kiteytymislämpötila, jonka määrää makromolekyylisen diolin rakenne. Polyeetterityyppinen TPU on alhaisempi kuin polyesterityyppinen TPU. Kiteytymislämpötilan alapuolella olevissa lämpötiloissa elastomeeristä tulee erittäin kova ja se menettää elastisuutensa. Siksi kimmoisuus on samanlainen kuin palautuminen kovan metallin pinnalta.
Kovuusalue on Shore A60-D80
Kovuus on osoitus materiaalin kyvystä vastustaa muodonmuutoksia, naarmuuntumista ja kolhuja.
TPU:n kovuus mitataan yleensä Shore A- ja Shore D -kovuusmittareilla. Shore A -kovuusmittareita käytetään pehmeämmille TPU-muoveille ja Shore D -kovuusmittareita kovemmille TPU-muoveille.
TPU:n kovuutta voidaan säätää muuttamalla pehmeiden ja kovien ketjusegmenttien suhdetta. Siksi TPU:lla on suhteellisen laaja kovuusalue, joka vaihtelee Shore A60:stä D80:een ja kattaa kumin ja muovin kovuuden, ja sillä on korkea elastisuus koko kovuusalueella.
Kovuuden muuttuessa jotkin TPU:n ominaisuudet voivat muuttua. Esimerkiksi TPU:n kovuuden lisääminen johtaa suorituskykymuutoksiin, kuten lisääntyneeseen vetolujuusmoduuliin ja repäisylujuuteen, lisääntyneeseen jäykkyyteen ja puristusjännitykseen (kuormituskykyyn), vähentyneeseen venymään, lisääntyneeseen tiheyteen ja dynaamiseen lämmöntuotantoon sekä lisääntyneeseen ympäristön kestävyyteen.
5. TPU:n käyttö
Erinomaisena elastomeerinä TPU:lla on laaja valikoima loppupään tuotesuuntia, ja sitä käytetään laajalti päivittäistavaroissa, urheiluvälineissä, leluissa, koriste-materiaaleissa ja muilla aloilla.
Kenkämateriaalit
TPU:ta käytetään pääasiassa kenkämateriaaleissa sen erinomaisen elastisuuden ja kulutuskestävyyden vuoksi. TPU:ta sisältävät jalkineet ovat paljon mukavampia käyttää kuin tavalliset jalkineet, joten niitä käytetään laajemmin kalliimmissa jalkinetuotteissa, erityisesti joissakin urheilukengissä ja vapaa-ajan kengissä.
letku
Pehmeytensä, hyvän vetolujuutensa, iskunkestävyytensä ja korkeiden ja matalien lämpötilojen kestävyytensä ansiosta TPU-letkuja käytetään Kiinassa laajalti kaasu- ja öljyletkuina mekaanisissa laitteissa, kuten lentokoneissa, säiliöissä, autoissa, moottoripyörissä ja työstökoneissa.
kaapeli
TPU tarjoaa repäisylujuutta, kulutuskestävyyttä ja taivutusominaisuuksia, ja korkean ja matalan lämpötilan kestävyys on kaapelin suorituskyvyn avain. Siksi Kiinan markkinoilla edistyneissä kaapeleissa, kuten ohjauskaapeleissa ja tehokaapeleissa, käytetään TPU:ita suojaamaan monimutkaisten kaapelirakenteiden pinnoitemateriaaleja, ja niiden käyttökohteet ovat yleistymässä.
Lääkinnälliset laitteet
TPU on turvallinen, vakaa ja korkealaatuinen PVC:n korvikemateriaali, joka ei sisällä ftalaatteja tai muita kemiallisia haitallisia aineita ja joka voi siirtyä vereen tai muihin nesteisiin lääketieteellisessä katetrissa tai lääkepussissa aiheuttaen sivuvaikutuksia. Se on myös erityisesti kehitetty ekstruusio- ja ruiskutuslaatuinen TPU.
elokuva
TPU-kalvo on ohut kalvo, joka on valmistettu TPU-rakeisesta materiaalista erityisillä prosesseilla, kuten valssaamisella, valamalla, puhaltamalla ja pinnoittamalla. Korkean lujuutensa, kulutuskestävyytensä, hyvän elastisuutensa ja säänkestävyytensä ansiosta TPU-kalvoja käytetään laajalti teollisuudessa, kenkämateriaaleissa, vaatteiden sovituksessa, autoteollisuudessa, kemianteollisuudessa, elektroniikassa, lääketieteessä ja muilla aloilla.
Julkaisun aika: 05.02.2020